CN103296963A - 控制变频器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制变频器的方法，所述方法包括：由变频器的电流频率计算PWM（脉冲宽度调制）脉冲数；当PWM脉冲数小于预先设定脉冲数时，使用预先设定脉冲数补偿PWM脉冲数；使用补偿后的PWM脉冲数计算新的变频器频率。

Description

控制变频器的方法
技术领域
本公开涉及一种控制变频器的方法。
背景技术
本部分提供了涉及本公开相关的背景信息，其不一定为现有技术。
通常，电动机被用于驱动涡轮机。电动机的转数(revolution)与供电的频率成比例，以及与电极数成反比，这样使得双电极的电动机的最高转数不能超过3600转/分钟(rpm)。获取超过3600rpm的速度则需要机械构造的变速箱。然而，使用变速箱时，由于机械摩擦损失，导致成本将不利的上升和机器效率的下降。
因此，为解决以上所述的缺陷，近来使用能够在高速下获得高效率的高速电动机，且为提高高速电动机的转数，一种将电动机速度提高至数万转/分钟的技术已被商业化。
图1是由传统变频器控制的电动机系统的结构的示意图。如图1所示，电动机系统包括AC（交流）电源1，控制电动机3的变频器2，电动机3及负载4。
变频器2包括转换器（converter）21，其将交流电源转换为直流电源；初始充电电阻22，其在电源被输入时防止涌浪电流（inrush current）的流入；开关23，其在涌浪电流被防止后将初始充电电阻22从电路中分离；电容器24，其使直流电压平滑；PWM（脉冲宽度调制）逆变器单元25，其由多个切换装置形成以将直流电流转换成交流电流；电流检测单元26，检测流入U，V或W相的电流；控制器27，其采集包括直流电压和变频器2相电流的不同信息，以及PWM控制器28，利用由控制器27输入的电压指令V*和频率指令f*生成PWM信号并将切换信号施加至PWM逆变器单元25的每一相的切换装置上。
负载4由电动机3驱动，在电动机中负载4接收负载量并将负载量传输至控制器27。图1的变频器2接收交流电源1的电能，通过能量变换对电压及频率进行转换并将转换后的电压及频率供给至电动机3，由此电动机3的速度和转矩能够以高的效率被控制。如上文所提到的，电动机速度的精确控制能够实现能量的节约和质量的提高，这样使得变频器2被广泛的应用于包括各种风机、泵浦、机床及纺织机械在内的自动化设备中。
通常，正弦PWM(SPWM)控制被广泛地用于图1的PWM控制器28以生成PWM信号。在SPWM控制中，输出信号是通过对正弦参考信号与三角形（锯齿形的）载波进行比较而被输出的。在慢速变频器（60赫兹或更低）的情况下，能够通过不对脉冲数进行任何大的改变的异步SPWM来操作变频器。
然而，高速变频器所具有的缺陷在于，PWM脉冲数随着变频器工作频率的高速转变（数千赫兹）而产生巨大变化。当PWM脉冲数产生巨大变化时，高速变频器不能接收预先设定的输出电流，由于输出电流脉动增加，不利地使得其不能获得稳定的变频器输出。
所以，需要提供一种能够解决上述缺陷或问题的控制变频器的方法。
发明内容
本部分提供本公开的一般性概括，而不作为其全部范围或所有特征的全面公开。
与本公开一致的方法和系统提供了一种用于控制变频器的方法，其被配置为通过执行同步PWM（脉冲宽度调制）控制来在高速变频器中获取稳定的输出电流。
然而，应当强调的是，本公开并不局限于如上文所阐述的特定公开。应当理解的是，本领域的技术人员可以理解其他未在此处提及的技术主题。
在本公开的一个总体方案中，提供了一种用于控制变频器的方法，所述方法包括：由变频器的电流频率计算PWM脉冲数；当PWM脉冲数小于预先设定脉冲数时，使用预先设定脉冲数补偿PWM脉冲数；使用补偿后的PWM脉冲数计算新的变频器频率。
优选的，但不是必需的，所述方法可进一步包括根据新频率输出PWM脉冲。
优选的，但不是必需的，由新频率输出的所述PWM脉冲是同步PWM脉冲。
优选的，但不是必需的，所述方法可进一步包括当变频器处于低速运行模式下时执行异步PWM控制。
优选的，但不是必需的，所述方法可进一步包括当所述变频器在异步PWM运行模式下时执行异步PWM控制。
依据本公开的示例性实施例的用于控制变频器的方法具有的有益效果在于，控制PWM的输出脉冲数以允许PWM的输出脉冲以对称的方式同步，从而在变频器高速运行期间获得无失真的稳定输出电流。
附图说明
为了说明本公开的原理，下面将提供与本公开的优选实施例相关的一些附图，它们仅用于说明、例证和描述目的，而无意为穷尽性的。附图仅以示例的方式而非限制性地描述了一个以上依据本发明的构思的示例性实施例。在附图中，相似的附图标记表示相同或者类似的元件。
因此，通过下述对一些示例性实施例的详细描述，结合所附的示例性附图，大量潜在实用和有用的实施例将变得非常容易理解，在附图中：
图1是图示出根据现有技术的由电动机控制的电动机系统的方框示意图；
图2是图示出根据本公开的用于控制变频器的方法的流程图；以及
图3是图示出根据本公开的同步PWM控制的示图。
具体实施方式
对于本领域的普通技术人员来说，经考查以下附图和详细描述，本公开的实施例的特征和优点将会或者将变得明显。意图将所有这种附加的特征和优点包括在本公开的实施例的范围内，并由附图保护。此外，示出的附图仅为示例性的并且无意主张或者暗示对于可实现不同的实施例的环境、结构或者过程的任何限制。因此，所描述的方案有意囊括落入本发明的范围和新颖构思内的所有这种替代、改进以及变化。
依据本公开的用于控制变频器的方法可被应用在变频器被操作时、额定速度达到数千rpm且工作频率达到数千赫兹的情况下，例如被应用在高速风机和高速制冷机中。本公开在变频器PWM控制的过程中执行对称PWM控制，从而在随着工作频率的增加进行高速切换的过程中稳定变频器的输出电流。
依据本公开的用于控制变频器的方法能够被应用到如图1所示的变频器系统中，特别是被应用于PWM控制器28的控制中。
现在，将结合附图对本公开的示例性实施例进行详细说明。
图2是图示出根据本公开的用于控制变频器的方法的流程图。
如图2所示，根据本公开的用于控制变频器的方法为：检测变频器运行模式（S21），执行对于低速运行的不对称PWM控制（S23）。在不对称PWM控制中，对正弦参考信号与三角载波进行比较以输出输出电压。
在S21变频器需要高速运行的情况下，PWM控制器28检查预先设定的PWM模式（S22）。为此，变频器可响应用户指定来指定并且存储是否在同步PWM模式或在异步PWM模式下运行。
在S22预先设定的PWM模式为异步PWM模式的情况下，PWM控制器28执行异步PWM控制（S23），而在预先设定的PWM模式为同步PWM模式的情况下，执行同步PWM控制。
PWM控制器28根据变频器的电流输出频率计算PWM脉冲数（S24）。
当在S24计算的PWM脉冲数小于预先设定脉冲数时，PWM控制器28使用预先设定脉冲数对PWM脉冲数进行补偿（S26）。
此时，PWM控制器28使用补偿过的PWM脉冲数计算新输出频率（S27），并根据计算出的新频率输出PWM脉冲(S28)。
现在，将结合图3对本公开示例性实施例的用于控制变频器的方法的操作进行详细说明。
图3是图示出根据本公开的同步PWM控制的示图，其中（a）定义了正弦参考信号与三角载波之间的关系，（b）定义了由传统正弦参考信号A输出的PWM脉冲，（c）定义了由根据本公开补偿过的PWM脉冲数的正弦参考信号B输出的PWM脉冲。
如图3所示，在变频器高速运行期间快速变化的频率的改变致使PWM脉冲数显著变化，且PWM脉冲数的增加和减少对于输出的波形有很大影响。
所以，依据本公开的PWM控制器28计算当前运行的变频器的PWM脉冲，当PWM脉冲数小于预先设定脉冲数时对计算出的PWM脉冲的值进行补偿，并通过变换变频器的工作频率控制同步PWM。
能够被注意到的是，当输出异步PWM脉冲的工作频率‘A’(如图3（b）所示的异步PWM脉冲)改变为如图3（a）中的频率‘B’时，输出如图3（c）所示同步PWM脉冲。同样能够被注意到的是，在周期内所输出的PWM脉冲的数同样通过将工作频率由A改变为B而被增加。
通过上文而变得明显的是，通过允许将PWM脉冲对称地同步来控制PWM脉冲数，在变频器高速运行期间可获得无失真的稳定输出电流。
尽管本公开已经结合多个图示的实施例进行了描述，但是应理解的是，本领域技术人员可以设计出落入本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。
更特别地，在本公开、附图和所附的权利要求书的范围内，可以对组成部件和/或主题组合布置的排列进行各种变化和修改。除了对组成部件和/或排列的变化和修改以外，对本领域技术人员来说，替代用途也是显而易见的。

Claims (5)

1.一种用于控制驱动电动机的变频器的方法，所述方法包括：
由变频器的电流频率计算PWM脉冲数；
当PWM脉冲数小于预先设定脉冲数时，使用预先设定脉冲数对PWM脉冲数进行补偿；以及
使用补偿后的PWM脉冲数计算新的变频器频率。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：根据新频率输出PWM脉冲。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，由所述新频率输出的PWM脉冲是同步PWM脉冲。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当所述变频器处于低速运行模式下时执行异步PWM控制。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当所述变频器在异步PWM运行模式下时执行异步PWM控制。
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